2022年高考物理總復習 第4章 第3課時 圓周運動的規(guī)律課時作業(yè)（含解析）

2022年高考物理總復習 第4章 第3課時 圓周運動的規(guī)律課時作業(yè)（含解析）一、單項選擇題1在光滑的水平桌面上，有兩個小球固定在一根長為L的桿的兩端，繞桿上的O點做圓周運動，如圖1.當小球1的速度為v1時，小球2的速度為v2，則轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離是( )圖1A. B.C. D.【答案】B【解析】設桿轉(zhuǎn)動的角速度為，轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離為r2，則有v1(Lr2)、v2r2，解得r2，故B正確2如圖2所示，水平轉(zhuǎn)臺上放著一枚硬幣，當轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，硬幣沒有滑動，關(guān)于這種情況下硬幣的受力情況，下列說法正確的是()圖2A受重力和臺面的支持力B受重力、臺面的支持力和向心力C受重力、臺面的支持力、向心力和靜摩擦力D受重力、臺面的支持力和靜摩擦力【答案】D【解析】重力與支持力平衡，靜摩擦力提供向心力，方向指向轉(zhuǎn)軸3長度不同的兩根細繩懸于同一點，另一端各系一個質(zhì)量相同的小球，使它們在同一水平面內(nèi)做圓錐擺運動，如圖3所示，則有關(guān)兩個圓錐擺的物理量相同的是()圖3A周期B線速度的大小C向心力D繩的拉力【答案】A【解析】設O到小球所在水平面的距離為h，對球進行受力分析如圖所示，得F向F合mg tan m h tan ，解得T ，故周期與角無關(guān)，則選項A對，B、C錯又知F拉，故繩的拉力不同，選項D錯4.有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁做勻速圓周運動圖4中有兩位駕駛摩托車的雜技演員A、B，他們離地面的高度分別為hA和hB，且hA>hB，下列說法中正確的是()圖4AA摩托車對側(cè)壁的壓力較大BA摩托車做圓周運動的向心力較大CA摩托車做圓周運動的周期較小DA摩托車做圓周運動的線速度較大【答案】D【解析】以摩托車為研究對象，受力分析如圖所示，則有FNsin mg，F(xiàn)Ncos mmR()2，因側(cè)壁與地面之間的夾角與h無關(guān)，故壓力FN不變，向心力不變，h越高，R越大，則T越大，v越大5如圖5所示，有一質(zhì)量為M的大圓環(huán)，半徑為R，被一輕桿固定后懸掛在O點，有兩個質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點)，同時從大環(huán)兩側(cè)的對稱位置由靜止滑下，兩小環(huán)同時滑到大環(huán)底部時，速度都為v，則此時大圓環(huán)對輕桿的拉力大小為()圖5A(2m2M)g BMgC2m(g)Mg D2m(g)Mg【答案】C【解析】設每個小環(huán)滑到大環(huán)底部時，受大環(huán)的支持力為FN，由牛頓第二定律得FNmgm，由牛頓第三定律知，小環(huán)對大環(huán)向下的壓力大小也為FN；再對大環(huán)受力分析，由物體平衡條件可得，輕桿對大環(huán)的拉力FMg2FN2m(g)Mg，所以大環(huán)對輕桿的拉力大小為2m(g)Mg.只有C正確6自行車的小齒輪A、大齒輪B、后輪C是相互關(guān)聯(lián)的三個轉(zhuǎn)動部分，且半徑RB4RA、RC8RA，如圖6所示正常騎行時三輪邊緣的向心加速度之比aAaBaC等于()圖6A118 B414 C4132 D124【答案】C【解析】因為A、C的角速度相同，A、B的線速度大小相同，所以，故aAaBaCAvABvBCvC4132.二、雙項選擇題7如圖7所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動，有兩個質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則下列說法正確的是()圖7A球A的線速度必定大于球B的線速度B球A的角速度必定小于球B的角速度C球A的運動周期必定小于球B的運動周期D球A對筒壁的壓力必定大于球B對筒壁的壓力【答案】AB【解析】根據(jù)上述規(guī)律可知，此題中的A、B兩小球?qū)嶋H上是具有相同的向心加速度，根據(jù)aR2可知，加速度相同時，半徑越大，線速度越大，角速度越小，周期越大，即由RA>RB，可知vA>vB，A<B，TA>TB，則選項A、B正確，C錯誤由于A、B質(zhì)量相同，在相同的傾斜面上，則向心力相等，進一步可知兩球所受的彈力相等，故可知選項D錯誤8.圖8為A、B兩物體做勻速圓周運動時向心加速度a隨半徑r的變化的圖線，由圖可知()圖8AA物體的線速度大小不變BA物體的角速度不變CB物體的線速度大小不變DB物體的角速度不變【答案】AD【解析】對于物體A有aA，與a相比較，則vA大小不變，所以A物體的線速度大小不變；對于物體B有aBr與a2r相比較，則B不變，故選項A、D正確9如圖9所示，兩個質(zhì)量不同的小球用長度不等的細線拴在同一點，并在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則它們的()圖9A周期相同B線速度的大小相等C角速度的大小相等D向心加速度的大小相等【答案】AC【解析】設圓錐擺的高為h，則mg·mm2rm()2rma，故vr ， ，T2 ，ag.因兩圓錐擺的h相同，而r不同，故兩小球運動的線速度不同，角速度的大小相等，周期相同，向心加速度不同10如圖10所示，長為l的細繩一端固定在O點，另一端拴住一個小球，在O點的正下方與O點相距的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子；把小球拉起使細繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，當細繩碰到釘子的瞬間，下列說法正確的是()圖10A小球的線速度不發(fā)生突變B小球的角速度不發(fā)生突變C小球的向心加速度突然增大到原來的2倍D繩子對小球的拉力突然增大到原來的2倍【答案】AC【解析】由于慣性，小球的線速度不會突變，但由于繼續(xù)做圓周運動的半徑減小為原來的一半，則角速度增為原來的2倍；向心加速度a也增為原來的2倍；對小球受力分析，由牛頓第二定律得FTmg，即FTmg，r減為原來的一半，拉力增大，但不到原來的2倍三、非選擇題11如圖11所示，在半徑為R的轉(zhuǎn)盤邊緣固定有一豎直桿，在桿的上端點用長為L的細線懸掛一小球，當轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，細繩與豎直方向的夾角為，則小球轉(zhuǎn)動周期為多大？圖11【答案】2【解析】小球隨圓盤一起旋轉(zhuǎn)，所以小球與圓盤的角速度相同，小球做圓周運動的向心力垂直指向桿，向心力由重力和繩子拉力的合力提供小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的半徑rRLsin 重力G和繩拉力F的合力提供向心力，由牛頓第二定律得Fsin mr豎直方向：Fcos mg0聯(lián)立解得T2.12.小明站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動當球某次運動到最低點時，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地，如圖12所示已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長為d，重力加速度為g.忽略手的運動半徑、繩重和空氣阻力圖12(1)求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2.(2)問繩能承受的最大拉力多大？(3)改變繩長，使球重復上述運動，若繩仍在球運動到最低點時斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長應為多少？最大水平距離為多少？【答案】(1)v1v2 (2)mg(3)d【解析】(1)設繩斷后球飛行時間為t，由平拋運動規(guī)律，豎直方向ddgt2，水平方向dv1t聯(lián)立解得v1.由機械能守恒定律，有mvmvmg(dd)解得v2 .(2)設繩能承受的最大拉力大小為FT，這也是球受到繩的最大拉力大小球做圓周運動的半徑為Rd由圓周運動向心力公式，在其圓周運動的最低點，有FTmg聯(lián)立解得FTmg.(3)設繩長為l，繩斷時球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變，有FTmgm，得v3 .繩斷后球做平拋運動，豎直位移為dl，水平位移為x，時間為t1，有dlgt，xv3t1，解得x4 .當l時，x有極大值xmd.